(57)【要約】【課題】  高温により金属壁への分子の吸着を最小限に抑え、高濃度サンプル分子の超音速分子線を真空室中へ噴出することができる温度可変型のパルスガス噴射装置を提供する。【解決手段】  パルスガス噴射装置１において、ガス源Ｇにつながるガス貯留空間３と真空室３１ｂとをフランジ２で遮断する。フランジ２にノズル５を支持し、シート面５ｄ上に弾性シール材６、その上に弁体７を設け、弁体７でノズル５の通気路５ｃを開閉する。ノズル５は、調整手段によって、フランジ２に対して軸線方向に移動調整できる。弁体７は、閉位置と開位置との間を、電磁力駆動で所定距離移動できる。高温でシール材６が膨張し、弁体７のリフト距離によってシール材６の所定の開放間隔が得られないときに、ノズル５を移動調整してシート面５ｄを弁体７から離すことで、弁体７の開位置におけるシール材６との所定の開放間隔を確保できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空室内にパルス化されたガスを噴射するためにガス源と真空室との間に介設されるパルスガス噴射装置であって、
ガス源につながるガス貯留空間と、
このガス貯留空間と前記真空室とを遮断するフランジと、
前記ガス貯留空間に面するシート面と、このシート面の反対側にあって真空室に面する外側面と、シート面と外側面との間を貫通する通気路とを有し、前記フランジを貫通するようにフランジに支持されたノズルと、
このノズルの前記シート面上に配置された弾性シール材と、
このシール材にシート面が接して前記ノズルの通気路を遮断する閉位置と、電磁力駆動でシート面が前記シール材から所定距離離れて前記ノズルの通気路を開く開位置との間を変位可能な弁体と、
開位置における前記弁体のシート面と前記弾性シール材との間の所定の開放間隔を弾性シール材の熱膨張時にも確保するために、前記弾性シール材の熱膨張に応じて当該弾性シール材と前記弁体のシート面との距離を変更する調整手段とを具備することを特徴とするパルスガス噴射装置。
【請求項２】
前記弾性シール材と前記弁体のシート面との距離を変更する調整手段が、前記弾性シール材を支持する前記ノズルを前記フランジに対して軸線方向に移動調整する手段であることを特徴とする請求項１に記載のパルスガス噴射装置。
【請求項３】
前記フランジに対して前記ノズルを軸線方向に移動調整する手段が、前記ノズルと前記フランジとの間に介設されるスペーサであることを特徴とする請求項２に記載のパルスガス噴射装置。
【請求項４】
前記スペーサが、前記ノズルと前記フランジとの間に選択的に介設される部材であることを特徴とする請求項３に記載のパルスガス噴射装置。
【請求項５】
前記スペーサが、前記弾性シール材の熱膨張に対応して熱膨張する部材からなり、スペーサの熱膨張により、シール材の熱膨張を相殺して、開位置における前記弁体のシート面と弾性シール材との間の所定の開放間隔を加熱運転時にも確保することを特徴とする請求項３に記載のパルスガス噴射装置。
【請求項６】
前記フランジに対して前記ノズルを軸線方向に移動調整する手段が、
前記ノズルの外周に形成されたねじ部と、
このねじ部に螺合され、前記フランジに対して前記ノズルの軸線周りに回転自在、軸線方向移動不能に支持され、相対回転により前記ノズルを軸線方向に螺進させる伝動歯車と、
この伝動歯車に噛み合うように前記フランジに対して回転自在、軸線方向移動不能に支持された駆動歯車と、
この駆動歯車を正逆回転駆動する駆動手段とを具備することを特徴とする請求項２に記載のパルスガス噴射装置。
【請求項７】
前記弾性シール材と前記弁体のシート面との距離を変更する調整手段が、前記フランジの前記弁体を支持する面と前記弁体との間に介設された、前記弾性シール材の熱膨張に対応して熱膨張する調整部材からなり、この調整部材スペーサの熱膨張により、シール材の熱膨張を相殺して、開位置における前記弁体のシート面と弾性シール材との間の所定の開放間隔を加熱運転時にも確保することを特徴とする請求項１に記載のパルスガス噴射装置。
【請求項８】
前記弁体が、ソレノイド駆動であることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のパルスガス噴射装置。
【請求項９】
前記弁体が、相対向するボトムスプリングとトップスプリングにに流れる、相反する方向の電流でボトムスプリングとトップスプリングとの間に斥力を生じさせて前記閉位置から開位置への変位を得るヘアピン型の弁体であることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載のパルスガス噴射装置。
【請求項１０】
前記弁体が、相対向するボトムスプリングとトップスプリングに流れる、相反する方向の電流でボトムスプリングとトップスプリングとの間に斥力を生じさせて前記閉位置から開位置への変位を得るヘアピン型の弁体であり、
前記弾性シール材と前記弁体のシート面との距離を変更する調整手段が、バイメタルで構成された前記トップスプリングからなり、このトップスプリングの熱変形によりシール材の熱膨張を相殺して、開位置における前記弁体のシート面と弾性シール材との間の所定の開放間隔を加熱運転時にも確保することを特徴とする請求項１に記載のパルスガス噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光化学反応を利用した分析装置、分光装置、高エネルギー物理実験等で取り扱われるようなガスを真空中へ噴射するパルスガス噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気相サンプル分子をキャリヤーガスに混合して、パルスバルブを介してノズルから真空中へ噴射させることにより形成されるパルス超音速分子線は、レーザー光を利用した質量分析装置（例えば多光子イオン化法）や分光装置（例えばレーザー誘起蛍光法）で広く利用されている。このパルス超音速分子線がこれらの分析・分光装置で利用されている所以は、気相サンプル分子が、超音速分子線中にあって並進温度、振動回転温度の低下により極低温となり、分子やファンデルワールス分子の高分解能波長スペクトルを得ることができるからである。また高エネルギー物理学実験においては、例えば超音速分子線を利用したイオン源の利用が考えられる。これは、気相サンプル分子が極低温となる結果、熱エネルギーが小さくなり、規格化エミッタンスが低い良質のイオンビームを得ることができるからである。
【０００３】
パルス超音速分子線を得ることができるパルスガス噴射装置は非特許文献１に複数掲載されている。その中で市販されている装置は、General Valve社製の「シリーズ９」、およびR. M. Jordan社製のPulsed Supersonic Valve（図９参照）の２種のみである。前者はソレノイド機構で駆動するパルスガス噴射装置であり、その仕様はパルス幅１６０μsec、ガス貯留部最大圧力８５気圧、最高繰り返し周波数１２０Hzおよび運転時最大加熱温度１５０℃である。後者は、図９に示すように、弾性金属板ループからなるヘアピン型弁体４１（非特許文献１，２，３）を用いる。弁体４１のボトムスプリング４１ｂとトップスプリング４１ｃに、パルストランスを介して、小電圧、大電流を流すことにより斥力を生じさせて、トップスプリング４１ｃを上昇させ、シート面４１ａとシール材４２との間を開放してガスを噴射させるものである。その仕様はパルス幅６０μsec、ガス貯留部最大圧力１０気圧、最高繰り返し周波数１０Hzおよび運転時最大加熱温度８５℃である。
【０００４】
前記装置で使用されるガスの種類は数多く、その中には例えば有機化合物とその誘導体といったような、蒸気圧が低い物質が含まれている。この蒸気圧が低い物質は吸着性を示すことが多く、前記装置で使用する場合には金属壁への吸着が問題となる。金属壁への吸着を抑制するためには、前記装置をさらに加熱して使用することが必要不可欠となる。前記２種の装置は、それらの動作時における最大加熱温度が、「シリーズ９」では１５０℃、Pulsed  Supersonic  Valveでは８５℃である。しかしながら、これら装置の非動作時における最大加熱温度は前者が２５０℃、後者が１５０℃である。動作時における加熱温度を非動作時の最大加熱温度まで上げられない理由は、ノズルから噴射するガスの流体条件を満足しないからである。
【０００５】
その流体条件とは、パルスバルブを介しノズルから真空中に噴射するガスのチョークフロー条件である。チョークフロー条件は、ノズルを通って真空中に噴射されるガス流量が最大流量で飽和し、これにより噴射ガスを極低温まで冷却できる条件である。この条件が満足されない理由は、パルスバルブの真空シール材が熱膨張するのに対して、電磁弁の弁体のリフト量が一定であるため、シール材と弁体との十分な相互開放間隔を形成できず、ノズルへ流入するガス量が減少するからと考えられる。
【非特許文献１】正畠宏祐、篠原久典著、分光研究  第３９巻  第３号（１９９０年（社）日本分光学会発行）１８７ページ
【非特許文献２】Ｗ．Ｒ．Gentry  and  Ｃ．Ｆ．Giese，  Rev. Sci. Instrum. 第４９巻（１９７８年 American Chemical Society発行）５９５ページ
【非特許文献３】R. J. Rorden  and  ．M. D. Lubman,  Rev. Sci. Instrum.８第５４巻（１９８３年 American Institute of Physics発行）６４１ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、キャリヤーガス中に含まれた、蒸気圧が低い、例えば有機化合物やその誘導体といったサンプル分子を、金属壁への吸着を最小限に抑え、かつチョークフロー条件を満足させつつ、真空室中へ噴出し、高濃度サンプル分子超音速分子線を得ることができる温度可変型のパルスガス噴射装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、真空室３１ｂ内にパルス化されたガスを噴射するために、ガス源Ｇと真空室３１ｂとの間に介設されるパルスガス噴射装置１，１１に関する。上記課題を解決するため、パルスガス噴射装置１，１１において、ガス源Ｇにつながるガス貯留空間３，１３と、このガス貯留空間３，１３と真空室３１ｂとを遮断するフランジ２，１２と、フランジ２，１２に支持されたノズル５，１５と、ノズル５，１５のシート面５ｄ，１５ｄ上に配置された弾性シール材６，１６と、ノズル５，１５の通気路５ｃ，１５ｃを開閉するために弾性シール材６，１６上にシート面７ａ，１７ａを配置させた弁体７，１７と、弾性シール材６，１６と弁体７，１７のシート面７ａ，１７ａとの距離を調整するための調整手段とを具備させた。この調整手段は、弾性シール材６，１６をノズル５，１５と共に弁体７，１７に対して相対移動させ、あるいは弁体７，１７のシート面７ａ，１７ａを弾性シール材６，１６に対して相対変位させるものである。
ノズル５，１５は、フランジ２，１２を貫通するようにフランジ２，１２に支持する。ノズル５，１５には、ガス貯留空間３，１３に面するシート面５ｄ，１５ｄと、このシート面と反対側にあって真空室３１ｂに面する外側面５ｅ，１５ｅと、シート面５ｄ，１５ｄと外側面５ｅ、１５ｅとの間を貫通する通気路５ｃ，１５ｃとを具備させる。ノズル５，１５のシート面５ｄ，１５ｄ上に弾性シール材６，１６を配置する。弁体７，１７のシート面７ａ，１７ａは、シール材６，１６に接してノズル５，１５の通気路５ｃ，１５ｃを遮断する閉位置と、電磁力駆動でシール材６，１６から所定距離離れてノズル５，１５の通気路５ｃ，１５ｃを開く開位置との間の所定距離を移動可能に構成する。例えば、ノズル５，１５は、調整手段により、フランジ２，１２に対して軸線方向に移動調整することで、シール材６，１６と弁体７，１７のシート面７ａ，１７ａとの距離を変更できる。高温によりシール材６，１６が膨張した結果、弁体７，１７のシート面７ａ，１７ａの所定のリフト量ではシール材６，１６との所定の開放間隔が得られないときに、シート面５ｄ，１５ｄをシール材６，１６と共に弁体７，１７のシート面７ａ，１７ａから離すことで、シート面７ａ，１７ａの開位置におけるシール材６，１６との所定の開放間隔を確保できるようにした。
【０００８】
ノズル５の移動調整手段は、ノズル５とフランジ２との間に選択的に介設され、あるいはシール材６，１６に対応して熱膨張するスペーサ８、２８で構成することができる。
【０００９】
また、ノズル１５の移動調整手段は、ノズル１５の外周に形成されたねじ部１５ｆと、このねじ部１５ｆに螺合する伝動歯車２１と、伝動歯車２１に噛み合う駆動歯車２２と、駆動歯車２２を正逆回転駆動する駆動手段とを具備させて構成することができる。これにおいて、伝動歯車２１は、フランジ１２に対してノズル１５の軸線周りに回転自在、軸線方向移動不能に支持し、その相対回転によりノズル１５を軸線方向に螺進させるようにする。駆動歯車２２は、伝動歯車２１に噛み合うように、フランジ１２に対して回転自在、軸線方向移動不能に支持する。
【００１０】
弁体７，１７は、ソレノイド駆動のもの又はヘアピン型のものとすることができる。ヘアピン型の弁体７は、相対向するボトムスプリングとトップスプリングに流れる、相反する方向の電流でボトムスプリングとトップスプリングとの間に斥力を生じさせて所定距離の移動を得る公知の構成を採用することができる。この場合、弾性シール材６と弁体７のシート面７ａ，１７ａとの距離を調整するための調整手段をバイメタルからなるトップスプリングで構成できる。このトップスプリングの熱変形により弁体７のシート面７ａ，１７ａを押し上げて、シール材６，１６の熱膨張に伴う開放間隔の縮小を相殺する。
【００１１】
弾性シール材６，１６と弁体７，１７のシート面７ａ，１７ａとの距離を調整するための他の調整手段として、フランジ２の弁体７，１７を支持する面と弁体７，１７との間に介設された調整部材１８を用いることができる。調整部材１８は、弾性シール材６，１６の熱膨張係数に対応した所定の熱膨張係数を持つものとし、この調整部材１８（例えばテフロン（登録商標））の熱膨張により弁体７，１７を押し上げて開放間隔の縮小を相殺する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明においては、高温によりシール材６，１６が膨張して弁体７，１７のシート面７ａ，１７ａの所定変位距離によってシール材６，１６との所定の開放間隔が得られないときに、シール材６，１６を支持するノズル５，１５のシート面５ｄ，１５ｄを弁体７，１７のシート面７ａ，１７ａから離し、あるいは他の手段で弾性シール材６，１６と弁体７，１７のシート面７ａ，１７ａとの距離を離すことで、弁体７，１７の開位置におけるシール材６，１６との所定の開放間隔を確保できる。これにより、チョークフロー条件を満足したパルス超音速分子線を得ることができ、超音速分子線中のキャリヤーガスおよびそれに含まれるサンプル分子は極低温付近まで冷却される。さらには、ノズル６をストレート管からラバール管もしくは発散管へ変えることにより、真空中へ噴射する超音速分子線のマッハ数がより大きくなり、キャリヤーガスおよびそれに含まれるサンプル分子温度をより低温化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図１はパルスガス噴射装置の断面図、図２はパルスガス噴射装置の動作説明図、図３はパルスガス噴射装置の他の実施形態を示す断面図である。
【００１４】
図１において、パルスガス噴射装置１は、真空容器３１の開口３１ａに取り付けられるフランジ２と、フランジ２との間に気密なガス貯留空間３を形成するカバー部材４とを具備する。フランジ２とカバー部材４は、加熱することができる。フランジ２は、真空室３１ｂに面する内側面２ａと、その反対側にあってガス貯留空間３に面するガス接触面２ｂとを有し、真空室３１ｂと大気及びガス貯留空間３とを遮断する。フランジ２は、内側面２ａ側に開放するノズル保持凹部２ｃと、このノズル保持凹部２ｃの底面２ｄとガス接触面２ｂとの間に貫通するノズル貫通孔２ｅとを有する。
【００１５】
ガス貯留空間３は、カバー部材４の凹部４ａの内壁とフランジ２のガス接触面２ｂとで囲まれて形成され、カバー部材４の通路４ｂ、４ｃを介してガス源Ｇにつながる。
【００１６】
ノズル５は、鍔部５ａ、軸部５ｂ及び軸部５ｂの中心を貫通する通気路５ｃを有する。ノズル５は、フランジ２の内側面２ａとガス接触面２ｂとの間を貫通するように、ノズル保持凹部２ｃとノズル貫通孔２ｅに嵌合して支持される。また、ノズル５は、ガス貯留空間３に面するシート面５ｄと、このシート面５ｄと反対側にあって真空室３１ｂに面する外側面５ｅとを有し、両面間に通気路５ｃが貫通する。ノズル５の鍔部５ａとノズル保持凹部２ｃの底面２ｄとの間には、リング状のスペーサ８が介設される。鍔部５ａはノズル押さえ９によってフランジ２に固定される。従って、ノズル５は、それのシート面５ｄの高さ位置をスペーサ８の厚さや介在枚数の選択によって微調節できる。
【００１７】
ノズル５のシート面５ｄ上には、弾性シール材６が配置される。図９に示す公知の弁体４１と同等のヘアピン型の弁体７は、ベーススプリング７ｂとトップスプリング７ｃとを具備する。弁体７は、フランジ２のガス接触面２ｂ上に支持され、閉位置においてそのシート面７ａが弾性シール材６に接して通気路５ｃを閉じ、開位置においてシート面７ａが弾性シール材６から離れて通気路５ｃを開く。弁体７の開閉は、電磁力駆動で行われる。
【００１８】
しかして、ガス貯留空間３にガス源Ｇから導入された試料ガスは、加熱されたフランジ２、カバー部材４により、これと同等の温度まで加熱される。ガス貯留空間３に貯留されたガスは、常時は、弁体７とノズル５との間に設置されたシール材６によって真空室３１ｂから遮断される。真空室３１ｂへノズル５を通してガスを噴射させるには、弁体７にパルス電流を流し、弁体７のトップスプリング７ｃを上昇させればよい。
【００１９】
例えば、ある相対的に低い温度において、シール材６が図２（ａ）に示すような断面積を有するときに、弁体７のシート面７ａは、仮想線で示す閉位置から実線で示す開位置まで距離ｈ１だけ変位可能であり、開位置においてシール材６との間にδ１の開放間隔を形成するものとする。フランジ２の加熱によりシール材６の温度が上昇すると、シール材６は低温状態に対して図２（ｂ）に示すように膨張し、高さにおいてδ２だけの差が生じる。弁体７のシート面７ａは、仮想線で示す閉位置においてシール材６により低温時に比して距離δ２だけ開方向へ押し上げられた状態にある。ここから弁体７が実線で示す開位置まで変位すると、弁体７のシート面７ａとシール材６との間に形成される開放間隔は、δ３（δ１−δ２）となり、低温状態に比して十分な開放間隔δ１を形成することができなくなる。この結果、ノズル５から噴射される単位時間あたりのガス量が減少して、満足な超音速分子線を形成できなくなる。そこで、この発明に係る噴射装置においては、使用条件の温度に対するシール材６の熱膨張を予め考慮して、スペーサ８の厚さや枚数を選択することで、図２（ｃ）に示すようにノズル５をフランジ２に対して下降させ、それのシート面５ｄの高さ位置を図２（ｂ）の位置からδ２だけ下降させておくことができる。
従って、高温でシール材６が膨張し、弁体７のシート面７ａの変位よってシール材６との所定の開放間隔δ１が得られないときに、シール材６をノズル５と共に弁体シート面７ａからδ２だけ離すことで、弁体７のシート面７ａの開位置におけるシール材６との所定の開放間隔δ１を確保することができる。
【００２０】
図３に示すこの発明の他の実施形態に係るパルスガス噴射装置１１おいては、これを真空容器３１から外すことなく、外側から自動又は手動でノズル１５の位置を上下に調整することができる。
【００２１】
図３において、パルスガス噴射装置１１は、真空容器３１の開口３１ａに取り付けられるフランジ１２と、フランジ１２との間に気密なガス貯留空間１３を形成するカバー部材１４とを具備する。フランジ１２とカバー部材１４は、加熱することができる。フランジ１２は、真空室３１ｂに面する内側面１２ａと、その反対側にあってガス貯留空間１３に面するガス接触面１２ｂとを有し、真空室３１ｂと大気及びガス貯留空間１３とを遮断する。フランジ１２には、ノズル１５が軸方向移動自在、軸周り回転不能で、しかも気密に、フランジ１２を貫通するように組み込まれている。
【００２２】
ガス貯留空間１３は、カバー部材１４の凹部１４ａの内壁とフランジ１２のガス接触面１２ｂとで囲まれて形成され、カバー部材１４の通路１４ｂ、１４ｃを介してガス源Ｇにつながる。
ノズル１５は、鍔部１５ａ、軸部１５ｂ、軸部１５ｂの中心を貫通する通気路１５ｃ、ガス貯留空間１３に面するシート面１５ｄ、このシート面１５ｄと反対側にあって真空室３１ｂに面する外側面１５ｅとを有する。また、ノズル１５の軸部１５ｂの外周には、ねじ部１５ｆが形成されている。ねじ部１５ｆは、受動歯車２１の雌ねじ部２１ａに螺合している。受動歯車２１は、軸方向にばね２５で押圧されてフランジ１２に支持される。駆動歯車２２は、フランジ１２に支持された操作軸２３に支持され、受動歯車２１に螺合している。操作軸２３の一端側はフランジ１２から大気側に突出し、モータＭの駆動で回転操作可能である。操作軸２３の回転が、歯車２２を経て歯車２１へと伝わると、これに螺合するノズル１５が軸方向に移動する。従って、ノズル１５は、それのシート面１５ｄの高さ位置を操作軸２３の正逆回転操作によって微調節できる。シール材１６は、ノズル１５のシート面１５ｄ上に配置され、弁体１７は、ヘアピン型で、ベーススプリング１７ｂとトップスプリング１７ｃとを有し、ベーススプリング１７ｂがフランジ１２のガス接触面１２ｂ上に支持される。
【００２３】
この実施形態においても、高温でシール材１６が膨張し、弁体１７のリフトによってシート面１７ａとシール材１６との所定の開放間隔が得られないときに、シール材１６をノズル１５と共に下降させてシール材１６を弁体１７のシート面１７ａから膨張分だけ離すことで、弁体１７の開位置におけるシート面１７ａとシール材１６との所定の開放間隔を確保することができる。ノズル１５の移動調整は、装置を真空容器３１から取り外すことなく外部から手動又は自動で行うことができる。
【００２４】
パルスガス噴射装置１，１１は、加熱しないとき（シール材６，１６が熱膨張しないとき）には、真空漏れを起こさないように、ノズル５，１５を上昇位置に置くことができる。そして加熱運転する際には、シール材６，１６の熱膨張差に対応し真空をシールできるように、ノズル５，１５を下降させる。このノズル５，１５の加熱温度に対応した上昇および下降の動作は、フランジ２，１２の加熱温度、真空室３１ｂの真空度をモニターし、これをコンピュータに予め記憶させたデータと比較して自動制御することができる。
【００２５】
図４，５にはさらに他の実施形態を示す。この実施形態において、図１，２に示す実施形態と実質的に同一の構成部分には、同一符号を付して説明を省略する。この実施形態においては、弾性シール材６の熱膨張による上下方向への変位に対応して、弾性シール材６と共にノズル５を同等量下降させる手段として、スペーサ１８を用いる。スペーサ１８は、弾性シール材６の熱膨張係数に対応した所定の熱膨張係数を持つ合成樹脂、セラミクス等の適宜の素材からなる。ノズル押さえ９は、ばね部９ａを備え、ノズル５をそのばね力で軸線方向に保持する。ばね部９ａのばね力は、真空室３１ｂの負圧でノズル５を下降させることがない適当な値に設定される。しかし、ばね部９ａは、スペーサ１８が熱膨張したときには撓んでノズル５の下降を許容する。
【００２６】
すなわち、例えば、ある相対的に低い温度において、シール材６が図５（ａ）に示すような断面積を有するときに、弁体７のシート面７ａは、仮想線で示す閉位置から実線で示す開位置まで距離ｈ１だけ変位可能であり、開位置においてシール材６との間にδ１の開放間隔を形成するものとする。フランジ２の加熱によりシール材６の温度が上昇すると、シール材６は低温状態に対して図５（ｂ）に示すように膨張し、高さにおいてδ２だけの差が生じる。一方、スペーサ１８も温度上昇により高さδ２だけ膨張し、ノズル５をシール材６と共にδ２だけ押し下げる。従って、高温でシール材６が膨張した分だけ、自動的にシール材６も移動し、弁体７のシート面７ａがｈ１だけ変位することで、シール材６との所定の開放間隔δ１を確保することができる。
【００２７】
図６，７にはさらに他の実施形態を示す。この実施形態において、図１，２に示す実施形態と実質的に同一の構成部分には、同一符号を付して説明を省略する。この実施形態においては、弾性シール材６の熱膨張による上方への変位に対応して、弁体７を自動的に同等量上方へ変位させるようにした。
【００２８】
図６，７において、フランジ２と弁体７のベーススプリング７ｂとの間に調整部材２８が介設されている。この調整部材２８は、弾性シール材６の熱膨張係数に対応した所定の熱膨張係数を持つ合成樹脂、セラミクス等の適宜の素材からなり、熱膨張により弁体７を押し上げて、弾性シール材６の熱膨張に伴う開放間隔の縮小を相殺する。すなわち、例えば、ある相対的に低い温度において、シール材６が図７（ａ）に示すような断面積を有するときに、弁体７のシート面７ａは、仮想線で示す閉位置から実線で示す開位置まで距離ｈ１だけ変位可能であり、開位置においてシール材６との間にδ１の開放間隔を形成するものとする。フランジ２の加熱によりシール材６の温度が上昇すると、シール材６は低温状態に対して図７（ｂ）に示すように膨張し、高さにおいてδ２だけの差が生じる。ところが、調整部材２８も高さδ２だけ膨張し、弁体７が距離δ２だけ開方向へ押し上げられる。従って、高温でシール材６が膨張した分だけ、自動的に弁体７も変位し、トップスプリング７ｃのリフト量ｈ１によってシート面７ａとシール材６との所定の開放間隔δ１を確保することができる。
【００２９】
上記何れの実施形態においても、弁体７，１７には、金属材料もしくはプラスチック材料を用いることが好ましい。弁体は、図示しない公知の電磁弁であってよい。
【００３０】
図８にはさらに他の実施形態を示す。この実施形態においては、弁体７のトップスプリング７ｃが、バイメタルで構成される。トップスプリング７ｃは、弾性シール材６の熱膨張係数に対応した所定の熱変位係数を持つバイメタルで構成され、熱変形によりシート面７ａを押し上げて、弾性シール材６の熱膨張に伴う開放間隔の縮小を相殺する。すなわち、例えば、ある相対的に低い温度において、シール材６が図８（ａ）に示すような断面積を有するときに、弁体７のシート面７ａは、仮想線で示す閉位置から実線で示す開位置まで距離ｈ１だけ変位可能であり、開位置においてシール材６との間にδ１の開放間隔を形成するものとする。フランジ２の加熱によりシール材６の温度が上昇すると、シール材６は低温状態に対して図８（ｂ）に示すように膨張し、高さにおいてδ２だけの差が生じる。ところが、トップスプリング７ｃも高さδ２だけ上方へ湾曲し、シート面７ａがδ２だけ開方向へ変位する。従って、高温でシール材６が膨張した分だけ、自動的にシート面７ａも変位し、トップスプリング７ｃのリフト量ｈ１によってシート面７ａとシール材６との所定の開放間隔δ１を確保することができる。
【００３１】
シール材６，１６にはゴム材料もしくは金属材料もしくはプラスチック材料を用いることが好ましい。ノズル５，１５には、公知のストレート管タイプ、ラバール管タイプ、発散管タイプの何れかを選択的に使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
この発明は、レーザー光を利用した質量分析装置（例えば多光子イオン化法）、分光装置（例えばレーザー誘起蛍光法）、高エネルギー物理学実験等において、超音速分子線を創出するためのパルスガス噴射装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】パルスガス噴射装置の断面図である。
【図２】パルスガス噴射装置の動作説明図である。
【図３】パルスガス噴射装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図４】パルスガス噴射装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図５】パルスガス噴射装置の動作説明図である。
【図６】パルスガス噴射装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図７】パルスガス噴射装置の動作説明図である。
【図８】パルスガス噴射装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図９】従来のパルスガス噴射装置に用いられているヘアピン型弁体の説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    パルスガス噴射装置
２    フランジ
２ａ  内側面
２ｂ  ガス接触面
２ｃ  凹部
２ｄ  底面
２ｅ  貫通孔
３    ガス貯留空間
４    カバー部材
５    ノズル
５ａ  鍔部
５ｂ  軸部
５ｃ  通気路
５ｄ  ノズルシート面
５ｅ  外側面
６    シール材
７    弁体
７ａ  シート面
７ｂ  ベーススプリング
７ｃ  トップスプリング
８    スペーサ
９    ノズル押さえ
１１  パルスガス噴射装置
１２  フランジ
１２ａ  内側面
１２ｂ  ガス接触面
１３  ガス貯留空間
１４  カバー部材
１５  ノズル
１５ａ  鍔部
１５ｂ  軸部
１５ｃ  通気路
１５ｄ  ノズルシート面
１５ｅ  外側面
１５ｆ  ねじ部
１６    シール材
１７    弁体
１７ａ  シート面
１７ｂ  ベーススプリング
１７ｃ  トップスプリング
１８    スペーサ
２１    受動歯車
２１ａ  ねじ部
２２    駆動歯車
２３    軸
２５    ばね
２８    調整部材
３１    真空容器
３１ａ  開口
３１ｂ  真空室
Ｍ    モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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